2. Цифровые системы многоканальной передачи

Цифровые системы многоканальной передачи сообщений основаны на широко развитых методах импульсно-кодовой модуляции и используют временной принцип разделения каналов. В многоканальной цифровой системе передачи сообщений с временным разделением каналов общий поток битов, передаваемый последовательно по линии связи, периодически ставится в соответствие отдельным каналам. Период этого процесса, т.е. цикл, показан на рисунке 2.1.

Рис.2.1. Информационные биты

Для синхронизации циклов отводится небольшая часть общего числа битов. Отдельные биты этого циклового синхросигнала могут располагаться либо все подряд в виде синхронизирующей комбинации (как на рисунке), либо распределяются внутри цикла. После того, как указанным способом обозначено начало цикла информационные биты путем простого их отсчета можно распределить между отдельными каналами по одному (посимвольный способ объединения цифровых потоков), либо по группам (групповой способ объединения цифровых потоков).

Структура цифровой системы передачи данных с временным разделением каналов показана на рис. 2.2

Рис.2.2. Структура цифровой системы передачи данных с временным разделением.М – мультиплексор;

ДМ – демультиплексор;ТЦС – тактовый генератор и синхронизатор циклов

Цифровые сигналы данных поступают на входные блоки Вх₁, …, Вх_N и хранятся там до тех пор, пока мультиплексор не объединит их в общий поток и не включит каждый из них на том месте цикла, которое соответствует номеру канала каждого из этих сигналов. Информация, необходимая для цикловой синхронизации, также направляется в отведенное ей место в общем потоке битов, например, в виде синхронизирующей битовой комбинации в начале цикла. Сформированный поток передается по каналу связи. На приемной стороне в устройстве ТЦС выделяется синхронизирующая цикловая комбинация и непрерывно контролируется. ТЦС устанавливает ДМ в состояние, отвечающее поступлению цикловой комбинации так, что информационные биты, соответствующие разным каналам 1, …, N, в надлежащие моменты времени считываются и распределяются по выходным блокам Вых₁, …, Вых_N. Система с временным разделением каналов требует строгой синхронизации с дискретным каналом. Если такты формируются приемопередающей аппаратурой (Пер, Пр), то они поступают в блоки системы от передатчика (Пер) и приемника (Пр) в противоположных направлениях (как показано на рис. 2.2). В ряде случаев делается так, чтобы синхросигналы всегда совпадали с направлением передач группового сигнала. Для этого на передающей стороне тактовый сигнал, как и данные с выхода ТЦС, поступает на передатчик.

Важнейшими характеристиками цифровых систем многоканальной передачи (ЦСМП) с временным разделением каналов (ВРК) являются:

• Способ объединения цифровых потоков.

• Цикловая синхронизация.

• Согласование скоростей передачи (стаффинг).

Выше мы уже говорили о двух способах объединения цифровых потоков: посимвольный и групповой. Первый из указанных способов позволяет особенно просто организовать ВРК. При этом (посимвольном) способе сигналы данных, передаваемых по отдельным каналам, объединяются мультиплексором в групповой поток по отдельным битам (символам). Поэтому во входных блоках Вх₁, …, Вх_N только один бит подлежит промежуточному запоминанию на то время, пока он не будет помещен на соответствующее место (позицию) в цикле. Передаваемый сигнал данных таким образом может быть сдвинут относительно тактов запоминающего устройства максимум на один бит, поэтому наибольшее время задержки при переводе одного бита в групповой поток равно двум единичным тактам времени.

Посимвольный метод объединения является весьма гибким и допускает объединение каналов с различными скоростями в одной системе.

Групповой метод объединения предполагает разделение потока битов в каждом канале по группам битов определенной длины. При этом, входные блоки должны выявить начало этих групп и запомнить их. Затем мультиплексор вставляет эту группу битов в нужное место в цикле. Поэтому время задержки в ЦСМП с ВРК при таком способе объединения может достигать удвоенной длительности группы битов.

Для цикловой синхронизации выделяется небольшая часть битов из общего их числа в цикле. Они размещаются внутри цикла строго определенным образом (например, в начале цикла) и должны гарантировать на приемной стороне соответствие передаваемых информационных битов своим индивидуальным каналам. Для этого требуется полная синхронизация всех блоков ЦСМП с ВРК. Это достигается с помощью специальных методов согласования скоростей (стаффинга).

Суть этих методов в следующем: образуется цикл согласования, который часто соответствует основному циклу или сверхциклу, охватывающему несколько основных циклов системы с ВРК. Общее число битов в цикле согласования выбирается большим, чем число информационных битов, для того чтобы выполнить следующие условия:

Вводится один или несколько битов заполнения, которые могут содержать или не содержать данные (т.е. используется постоянный цикл согласования).

Вводится один или более битов пробела, которые для выравнивания скоростей могут при необходимости удаляться (т.е. используется переменный цикл согласования).

Для обеспечения согласования на приемную сторону ЦСМП с ВРК направляется информация (закодированная несколькими битами) о том, содержит ли бит заполнения данные, либо о том, сохранен или нет, бит пробела.

За определенное число шагов процесса согласования на приемной стороне системы с ВРК можно таким образом восстановить тактовые интервалы первоначального сигнала данных.